Многоточечный пневмоэлектрический преобразователь (его варианты) Советский патент 1991 года по МПК G06D7/00 G01L19/00 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к многоточечным пневмоэлектрическим преобразователям

для многоточечной системы измерения давления газа, и может быть использовано в пневмоизмерительньк системах при проведении аэродинамических исследований, в частности, при продувке моделей летательных аппаратов в аэродинамических трубах, исследовании газовоздушных трактов газотурбинных двигателей, а также при исследо- вании других пневмогазодинамических систем.

Известен пневмопереключатель, имеющий полый цилиндрический статор с винтовым пазом на его внутренней поверхности, в котором свободно размещен опрашивающий электромагнитный клапан, соединенный спиральным трубопроводом через промежуточный электроклапан с измерителем давления, На статоре посредине паза по винтовой линии расположены отверстия, соединенные дренажными трубками с точками отбора давления. Опрашивающий электромагнитный клапан установлен на роторе, который периодически перемещается вдоль оси статора при помощи электромагнитного привода, храпового Механизма, с дифференциальным редуктором.

Наиболее близкий по технической сущности и достигаемому техническому эффекту к предлагаемому пневмопереключатель имеет цилиндрический статор с равномерно расположенными на его поверхности отверстиями, соединенными дренажными трубками с точками отбора давления, расположенный в статоре ротор, корпус, в котором размещены редуктор и электромеханизм для вращения ротора, и преобразователи давления, цилиндрический ротор выполнен притертым к статору и расположен в нем телескопически, отверстия на цилиндрическом статоре размещены в несколько последовательных кольцевых рядов, на роторе по образующей выполнены пазы и каналы в виде кольцевых наружных проточек по одному на каждый ряд отверстий на статоре, сообщающие полости дренажных трубок с измеряемых давлением с пневмопреобра- зователями, а в корпусе установлены щелевой и кодовый колокола фотоэлектрического датчика синхроимпульсов и фотоэлектрического датчика номера опрашиваемой точки, вращающиеся синхронно с ротором. При этом ротор снабжен электроприводом непрерывного действия, каждый последующий паз выполнен с односторонним угловым сдвигом по отношению к предыдущему на угол р

где а- угловой шаг отверстий на статоре;

а - количество рядов отверстий на статоре.

На щелевом колоколе фотоэлектрического датчика синхроимпульсов выполнены

по образующей щели по одному ряду на каждый ряд отверстий на статоре, каждая последующая щель на щелевом колоколе одного ряда выполнена с односторонним угловым сдвигом по отношению к щели

0 предыдущего ряда.

В этом пневмопереключателе коммутация различных входных отверстий на ста-, торе с пневмопреобразователями осуществляется через выполненные на роторе ком5 мутационные пазы и кольцевые каналы, штуцера выходных отверстий на статоре и соединительный трубопровод между штуцером выходного отверстия и пневмопреобра- зователем. Указанные пневматические

0 протоки имеют определенные воздушные объемы и гидравлические сопротивления, что увеличивает время выравнивания давления между измеряемой точкой и пневмопре- образователем и ведет в конечном счете к

5 уменьшению быстродействия пневмопе- реключателя. Кроме того, соприкасающиеся цилиндрические поверхности статора и ро- тооа для обеспечения герметичности в процессе изготовления требуют доводочного

0 шлифования, что предоставляет значительные технологические трудности. В процессе эксплуатации эти же цилиндрические поверхности подвержены износу, что уменьшает точность измерения давления и ресурс

5 пневмопереключателя вследствие уменьшения герметичности коммутирующего узла.

Целью предлагаемого изобретения является повышение быстродействия, точ0 ности и надежности многоточечного пнев- моэлектрического преобразователя.

Повышение быстродействия достигается за счет того, что в предлагаемом многоточечном пневмоэлектрическом преобра5 зователе, содержащем коммутирующий узел, в виде статора и цилиндрического ротора, установленного в полости статора по скользящей посадке, при этом в статоре выполнены радиальные входные каналы, рас0 положенные группами вдоль продольной оси и подключенные к точкам замеров, преобразователи давления по одному на каждую группу входных каналов, привод ротора, генератор синхроимпульсов и вы5 ходной разъем, подключенный к выходным шинам многоточечного пневмоэлектриче- ского преобразователя, ротор выполнен в виде полого стакана с радиально расположенными гнездами, в которых размещены преобразователи давления, и соосными

гнездам радиальными коммутационными каналами по одному на каждую группу входных каналов статора, причем выходы преоб- разователей давления соединены с выходным разъемом через вращающийся токосъемник.

Повышение точности и надежности устройства достигается тем, что ротор выполнен в виде полого стакана, внутри которого установлена обойма с радиально расположенными гнездами, в которых размещены преобразователи давления с подвижными вдоль оси гнезд опорными пятами, причем в каждом гнезде между преобразователем давления и опорной пятой установлена опорная пружина, а в обойме и полом стакане выполнены соосные гнездам радиальные коммутационные каналы по одному на каждую группу входных каналов статора, а выходы преобразователей давления соединены с выходным разъемом через вращающийся токосъемник.

На фиг. 1 приведена схема многоточечного пневмоэлектрического прео бразовате- ля; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - то же, вариант.

Многоточечный пневмоэлектрический преобразователь состоит из цилиндрического статора 1, притертого к нему цилиндрического ротора 2, преобразователей 3 давления, электропривода 4, фотоэлектрического генератора 5 синхроимпульсов, корпуса 6 и редуктора 7.

На поверхности статора 1 равномерно расположены в несколько групп 8 радиальные входные каналы 9, герметично закрытые с внутренней стороны притертым цилиндрическим ротором 2, с наружной стороны соединенные дренажными трубками 10с точками отбора давления.

Ротор 2 по первому варианту исполнения выполнен полым, в нем размещены в радиально расположенных гнездах 11 преобразователи 3 давления по одному на каждую группу входных каналов 9 статора 1. Соосно с гнездами 11 в роторе 2 выполнены радиальные коммутационные каналы 12, расположенные в одной плоскости с группами 8 входных каналов 9 на статоре 1.

Ротор 2 по второму варианту исполнения выполнен в виде упругого полого стакана 13, внутри которого установлена обойма 14 с радиально расположенными гнездами 11, в которых размещены преобразователи 3 давления с подвижными вдоль оси гнезд опорными пятами 15 и распорными пружинами 16. В обойме 14 и полом стакане 13 выполнены соосные с гнездами 11 радиальные коммутационные каналы 12 по одному

на каждую группу 8 входных каналов 9 статора 1.

Коммутационные каналы 12 на роторе 2 сдвинуты один относительно другого на угол р

а

Р аТК

(1)

где а - угловой шаг радиальных входных каналов 9;

а - количество групп 8 входных каналов .9 на статоре 1;

К - числа 1, 2, 3...количество служебных

каналов.

Электрические выходы 17 преобразователей 3 давления соединены с выходным разъемом 18 через гермовывод 19 и вращающийся токосъемник 20.

Корпус 6 соединен с одной стороны со

статором 1, с другой стороны - с электроприводом 4. В корпусе б расположены редуктор 7, генератор 5 синхроимпульсов, токосъемник 20.

Ротор 2 связан через промежуточные

шестерни 21 и 22 двухступенчатого цилиндрического редуктора 7 с электроприводом 4. Генератор синхроимпульсов 5 состоит из щелевого колокола 23, осветителя 24 и фотоэлементов 25. На цилиндрической образующей щелевого колокола 23 имеются несколько дорожек с расположенными определенным образом щелями 26. Количество дорожек щелей 26 равно количеству

групп 8 входных каналов 9 на статоре 1. Количество m щелей в одной дорожке определяется по формуле

40

360 Z2

(2)

где Zi - количество зубьев на шестерне 21; 2.2 - количество зубьев на шестерне 22. Щели соседних дорожек сдвинуты одна 45 относительно другой на угол у

У

о. 2s.

(а + К) Zi

(3)

Многоточечный пневмоэлектрический

преобразователь работает следующим образом.

Измеряемое давление подается по дренажным трубкам 10 к нормально закрытым

входным каналам 9 на статоре 1. В исходном положении радиальные коммутационные каналы 12 на роторе находятся между последним и первым входными каналами 9 в каждой группе 8 входных каналов 9 на

статоре 1. Подается питание на электропривод 4 и он непрерывно вращает через редуктор 7 ротор 2 и щелевой колокол 23, При вращении ротора входные каналы 9 на статоре поочередно при помощи коммутацион- ных каналов 12 подключается к преобразователям 3 давления. Вначале давления в подключенной дренажной трубке 9 и мембранной полости преобразователя 3 давления выравниваются, затем происходит опрос преобразователя 3 измерительно-регистрирующей аппаратурой по сигналу от генератора 5 синхроимпульсов в момент времени, когда коммутационный канал 12 либо сходите входного канала 8, либо уже сошел с него и двигается по перемычке между двумя входными каналами 8.

Установка малогабаритных приемников давления по первому варианту исполнения непосредственно в полости ротора 2 позволила уменьшить объемы воздушных протоков и подмембранных объемов до уровня

2 -3 мм , что дает возможность реализовать скорость коммутации воздушных измерительных каналов а диапазоне 30-80

изм/с при уровнях давления ± 60 КПа. Так как коммутационные каналы Т2 на роторе 2 и щели 26 генератора синхроимпульсов сдвинуты один относительно другого на определенный угол, то опрос преобразователей 3 давления измерительно-регистрирующей аппаратурой подключаемых к различным группам 8 входных каналов 9 происходит со сдвигом по времени, что

обеспечивает суммарное быстродействие многоточечного пневмоэлектрического преобразователя при 4-8 группах входных каналов 9 порядка 120-480 изм/с.

Выполнение ротора по второму варианту исполнения в виде упругого полого стакана 13, внутри которого установлена обойма 14 с гнездами для размещения преобразователей 3 давления, опорных пят 15 и распорных пружин 16 позволило за счет

упругой деформации стакана 13 уменьшить радиальный зазор в паре статор-ротор до величины 0,5-1 мк и сделать его постоянным в течении всего срока эксплуатации устройства. Это значительно повысило точ;

ность измерения давления, увеличило .ресурс и надежность работы устройства.

г

1.Многоточечный пневмоэлектрический преобразователь, содержащий коммутирующий узел, выполненный в виде статора и цилиндрического ротора, установленного в полости статора по скользящей посадке, причем в статоре выполнены радиальные входные каналы, расположенные группами вдоль продольной оси и подключенные к точкам замеров, преобразователи давления по одному на каждую группу входных каналов, привод ротора, генератор синхроимпульсов и выходной разьем, подключенный к выходным шинам многоточечного пневмо- электрического преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия преобразователя, в нем ротор выполнен в виде полого стакана с ради- ально расположенными гнездами, в которых размещены преобразователи давления, и с соосными гнездами радиальными коммутационными каналами по одному на каждую группу входных каналов статора, причем выходы преобразователей давления соединены с выходным разьемом через вращающийся токосъемник. 2. Многоточечный пневмоэлектрический преобразователь, содержащий коммутирующий узел, выполненный в виде статора и цилиндрического ротора, установленного в полости статора по скользящей посадке, причем в статоре выполнены радиальные входные каналы, расположенные группами вдоль продольной оси и подключенные к точкам замеров, преобразователи давления по одному на каждую группу входных каналов, привод ротора, генератор синхроимпульсов и выходной разьем, подключенный к выходным шинам многоточечного пневмо- электричес.кого преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности преобразователя, в нем ротор выполнен в виде полого стакана, внутри которого установлена обойма с ради- ально расположенными гнездами, в которых размещены преобразователи давления с подвижными вдоль оси гнезд опорными пятами, причем в каждом гнезде между преобразователем давления и опорной пятой установлена опорная пружина, а в обойме и полом стакане выполнены соосные с гнездами радиальные коммутационные каналы по одному на каждую группу входных каналов статора, а выходы преобразователей давления соединены с выходным разъемом через вращающийся токосъемник. со с XI О о ел ел

ISSOOAl

3 М

15